作者：張雙虎 黃辛

　　10月20日，《自然》在線發(fā)表同濟(jì)大學(xué)海洋地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授翦知湣團(tuán)隊(duì)的最新科研成果，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)熱帶海洋變暖對東亞季風(fēng)氣候具有強(qiáng)化作用，首次從能量學(xué)角度闡釋了低緯海洋過程在氣候演變中的驅(qū)動(dòng)作用，為解答海—陸水熱循環(huán)聯(lián)系提供了最新見解。

　　海洋是地球氣候系統(tǒng)最大的儲(chǔ)熱庫。工業(yè)革命以來，人為釋放二氧化碳的溫室效應(yīng)造成全球變暖，其中，90%以上的過剩熱量進(jìn)入海洋。熱帶印度洋—西太平洋暖池是全球表層海溫最高、熱含量最集中的區(qū)域，不斷地為大氣上升運(yùn)動(dòng)、對流降雨提供能量和水汽，也是整個(gè)地球氣候系統(tǒng)的“熱量和蒸汽引擎”。

　　上層海洋熱量也是推動(dòng)熱帶風(fēng)暴（臺(tái)風(fēng)）的關(guān)鍵要素，近年來，在全球變暖背景下，海洋熱量持續(xù)增加，被認(rèn)為與東亞區(qū)域登陸臺(tái)風(fēng)的破壞力增強(qiáng)緊密相關(guān)。然而，海洋熱量與陸地降雨之間的聯(lián)系方式和機(jī)制，仍然不夠清楚。

　　現(xiàn)代儀器觀測資料的不足，極大限制了人類對極端天氣/氣候?yàn)?zāi)害的預(yù)測和預(yù)防能力，亟需利用地質(zhì)記錄和數(shù)值模擬等多種手段，研究過去的海洋熱含量變化及其對?！戦g能量/水循環(huán)的調(diào)控作用。

　　翦知湣團(tuán)隊(duì)和德國不來梅大學(xué)、美國羅格斯大學(xué)、美國加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校、德國基爾大學(xué)的研究者合作，首次利用暖池區(qū)10個(gè)深海沉積巖芯中的浮游有孔蟲微體化石，重建了過去36萬年以來上層海水（0至200米）熱含量的變化，發(fā)現(xiàn)暖池?zé)岷康闹亟ㄓ涗浥c地球氣候系統(tǒng)數(shù)值模式瞬變模擬的熱含量曲線變化形態(tài)和幅度非常一致。團(tuán)隊(duì)還重建了暖池區(qū)表層海水的剩余氧同位素，其結(jié)果與暖池?zé)岷孔兓恢?，兩者在歲差周期上均與中國石筍記錄的大氣降雨氧同位素呈同步變化：即暖池?zé)岷吭龃?，對?yīng)海水剩余氧同位素變重、而石筍氧同位素變輕。

　　“這說明，在萬年尺度的天文周期上，暖池的熱量變化可以調(diào)控太平洋與亞洲大陸之間的水汽傳輸。”翦知湣說，“當(dāng)暖池?zé)崃吭黾?，熱帶海表蒸發(fā)增強(qiáng)、水汽匯聚，并以季風(fēng)和臺(tái)風(fēng)的形式向相鄰陸地傳輸，導(dǎo)致東亞降雨增加?！?/p>

　　“從能量學(xué)的角度來說，海洋熱含量與季風(fēng)變化之間的耦合，是調(diào)節(jié)全球水文氣候的關(guān)鍵所在，同時(shí)這兩者都受到天文尺度太陽輻射量變化的調(diào)控?！闭撐暮献髡?、德國不來梅大學(xué)教授Mahyar Mohtadi從不同角度表述了這項(xiàng)研究對全面理解全球水文循環(huán)機(jī)制的推進(jìn)作用。

　　論文合作者、美國羅格斯大學(xué)教授Yair Rosenthal表示：“我們的工作提出，相比海水表面溫度，海洋熱結(jié)構(gòu)變化是決定海洋水汽和潛熱運(yùn)移及其向陸地輸送的最關(guān)鍵因素?！?/p>

　　該研究綜合利用現(xiàn)代觀測、古環(huán)境替代指標(biāo)、以及海氣耦合模式和水同位素?cái)?shù)值模式的瞬變模擬，從暖池區(qū)上層海洋熱含量（而非表層海水溫度）的角度探索水汽潛熱傳輸，通過海陸之間的水同位素梯度來衡量全球季風(fēng)水循環(huán)強(qiáng)度，不僅拓展了古海洋與古氣候的能量學(xué)研究新領(lǐng)域，也可為現(xiàn)代和未來氣候變化提供“以古論今”的新思路。

　　相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-022-05302-y

　　來源：https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2022/10/488048.shtm